西藏甲瑪銅多金屬礦床主要礦石礦物特征

王 煥 唐菊興 應(yīng)立娟 王立強(qiáng) 秦志鵬

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,北京100037;2.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,成都610059)

西藏甲瑪銅多金屬礦床位于西藏拉薩市以東墨竹工卡縣境內(nèi),礦區(qū)距拉薩市區(qū)約90 km。甲瑪銅多金屬礦床構(gòu)造上位于西藏特提斯構(gòu)造域?qū)姿?念青唐古拉(地體)板片中南部。2008～2010年勘探成果表明,甲瑪銅多金屬礦床具儲量大、品位高、伴生有益組分多等特點(diǎn),因此成為西藏目前最具有經(jīng)濟(jì)價值的礦床之一。然而,對于甲瑪銅多金屬礦床成因問題,尚存在“海底噴流成因”和“巖漿熱液成因”之爭[1～7]。本文以甲瑪?shù)V區(qū)礦石露頭及鉆孔巖心中礦石礦物即主要金屬硫化物為研究對象,通過詳細(xì)、系統(tǒng)的宏觀和微觀鑒定分析以及電子探針成分分析等研究工作,重點(diǎn)對礦石類型、礦石礦物成分、組構(gòu)、生成順序等進(jìn)行研究,以期為礦床成因提供礦物學(xué)依據(jù)。

1 礦床地質(zhì)特征

甲瑪?shù)V區(qū)出露地層主要為被動陸緣環(huán)境形成的一套碎屑巖-碳酸巖系,包括上侏羅統(tǒng)多底溝組(d),下白堊統(tǒng)林布宗組(l)以及第四系(Q)。其中,多底溝組是夕卡巖礦體的底板,主要為一套灰黑色中厚層灰?guī)r,在礦區(qū)內(nèi)大理巖化強(qiáng)烈。林布宗組是夕卡巖型礦體的頂板角巖型礦體的賦礦巖石,上部為灰、暗灰色砂巖和板巖互層,夾有安山質(zhì)凝灰?guī)r及凝灰質(zhì)砂巖;下部為灰黑色粉砂巖夾碳質(zhì)泥頁巖、黑色斑點(diǎn)板巖及灰白色絹云母板巖,在礦區(qū)范圍內(nèi)普遍發(fā)育較強(qiáng)的角巖化。第四系主要為沿緩坡分布的殘坡積物和沿溝谷分布的冰水沖、洪積物(圖1)。礦區(qū)的夕卡巖型主礦體就位于林布宗組巖體與多底溝組接觸帶以及巖漿熱液導(dǎo)通的多底溝組和林布宗組的層間擴(kuò)容空間;角巖型礦體主要產(chǎn)于林布宗組角巖中。

甲瑪銅多金屬礦區(qū)主要由夕卡巖型銅鉬多金屬礦體和角巖型鉬銅多金屬礦體組成。夕卡巖型礦體由1個主礦體和8個透鏡狀小礦體組成,其中主礦體形態(tài)以層狀、似層狀為主;角巖型礦體為厚大的“筒狀”礦體(在16號勘探線上礦體分布尤為典型,包括主礦體和5個小礦體,圖2)。礦區(qū)主礦體受多底溝組與林布宗組的層間構(gòu)造及甲瑪-卡軍果推覆構(gòu)造體系的控制,其他小礦體受滑覆構(gòu)造控制。礦區(qū)蝕變發(fā)育,主要蝕變類型包括夕卡巖化、角巖化、絹云母化、硅化、大理巖化、綠簾石化、綠泥石化、碳酸鹽化及泥化等,其中以夕卡巖化、角巖化、絹云母化、硅化、大理巖化為主;碳酸鹽化和泥化為后期蝕變,不同程度疊加于其他蝕變之上。詳細(xì)的野外露頭觀察及鉆孔編錄資料表明,礦床蝕變分帶較為明顯,垂向上由上向下蝕變分帶依次為：絹云母化→角巖化→硅化→夕卡巖化→大理巖化,其中夕卡巖化、硅化與成礦關(guān)系最為密切。

圖1 甲瑪銅多金屬礦床地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified geological map of the Jiama Cu-polymetallic ore deposit

圖2 甲瑪銅多金屬礦床16號勘探線剖面圖Fig.2 Profile along No.16 exploration line in the Jiama Cu-polymetallic ore deposit

2 礦石類型

根據(jù)礦床主要賦礦巖石可將礦石類型劃分為夕卡巖型和角巖型。按照主要有用金屬礦物及組合對礦石進(jìn)行分類,主要類型有：黃銅礦礦石、方鉛礦-閃鋅礦礦石和黃銅礦-輝鉬礦礦石;次要類型為：黃銅礦-斑銅礦-黝銅礦礦石、黃銅礦-黃鐵礦礦石、輝鉬礦礦石等。上述各種礦石類型在礦床中的分布關(guān)系見圖3。

方鉛礦-閃鋅礦礦石以方鉛礦、閃鋅礦為主要金屬礦物,鉛、鋅品位很高,銅礦物含量較少。二者常呈共(伴)生關(guān)系,主要呈致密塊狀、稀疏浸染狀等產(chǎn)于角巖礦體中(圖4-A),集中分布于整個礦床的上部。

黃銅礦-黃鐵礦礦石以黃銅礦、黃鐵礦為主要金屬礦物,銅品位一般。主要分布在硅化角巖礦體中,不均勻分布。黃銅礦以細(xì)粒星散狀、團(tuán)斑狀或細(xì)脈狀形式產(chǎn)于硅化石英脈及角巖裂隙中;黃鐵礦主要產(chǎn)于硅化石英脈中,呈脈狀或者小團(tuán)斑狀。

黃銅礦-輝鉬礦礦石以黃銅礦、輝鉬礦為主要金屬礦物,銅、鉬品位較高。主要分布在夕卡巖礦體的上部,黃銅礦多以團(tuán)斑狀(圖4-B)、浸染狀等形式產(chǎn)出;輝鉬礦呈稠密浸染狀、密集鱗片狀等不均勻產(chǎn)于夕卡巖中。

輝鉬礦礦石以輝鉬礦為主要金屬礦物,其他金屬礦物含量極少,鉬品位高。輝鉬礦在硅化角巖和夕卡巖中均有產(chǎn)出,而以硅化角巖中輝鉬礦含量較高。硅化角巖中輝鉬礦主要產(chǎn)出形式為硅化石英脈中的細(xì)粒脈狀(圖4-C)、星散狀及沿角巖裂隙面和層間薄弱面產(chǎn)出的粒度較粗的浸染狀、鱗片團(tuán)斑狀;夕卡巖礦石中主要為細(xì)粒團(tuán)斑狀和浸染狀輝鉬礦,偶見鱗片狀輝鉬礦。

黃銅礦礦石以黃銅礦為主要金屬礦物,銅品位最高。主要產(chǎn)于夕卡巖礦體中,而以石榴子石夕卡巖中黃銅礦含量較高。黃銅礦呈塊狀、稀疏浸染狀和稠密浸染狀產(chǎn)出,即夕卡巖中部石榴子石夕卡巖為最主要的黃銅礦礦體。其所含主要礦石礦物除黃銅礦之外,還含有少量斑銅礦、黝銅礦、黃鐵礦等。

黃銅礦-斑銅礦-黝銅礦礦石以黃銅礦、斑銅礦、黝銅礦為主,銅品位高。主要分布在夕卡巖礦體中下部,集中產(chǎn)于硅灰石夕卡巖中。三者相互為共生關(guān)系(圖4-D),更多的是兩兩礦物共生,呈團(tuán)塊狀、稀疏浸染狀、脈狀等。

以上6種礦石類型在礦床垂向上顯示出礦化分帶規(guī)律,由頂部至底部呈漸變關(guān)系,沒有明顯的界線,有過渡階段,進(jìn)而形成角巖型-夕卡巖型礦體。

圖3 甲瑪銅多金屬礦床礦石類型分布示意圖Fig.3 Distribution of the ore types in the Jiama Cu-polymetallic ore deposit

圖4 甲瑪銅多金屬礦床礦石礦物特征Fig.4 Characteristics of the ore minerals in the Jiama Cu-polymetallic ore deposit

3 主要金屬礦物特征

3.1 主要金屬硫化物

礦區(qū)金屬硫化物以原生硫化物為主,主要為黃銅礦、斑銅礦、黝銅礦、輝鉬礦、方鉛礦和閃鋅礦等;其次為輝銅礦、藍(lán)輝銅礦、輝砷銅礦、銅藍(lán)、硫鈷礦、硫鉍銅礦等。夕卡巖礦石中常見黃銅礦、斑銅礦、黝銅礦、輝鉬礦、輝銅礦、銅藍(lán)等,其次可見硫鈷礦、硫鉍銅礦;角巖型礦石中以輝鉬礦、黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦為主。

黃銅礦：為主要的礦石礦物,多呈不規(guī)則粒狀和粒狀集合體。在夕卡巖中多呈浸染狀,少量呈致密塊狀,充填于夕卡巖造巖礦物粒間或伴隨強(qiáng)硅化、夕卡巖化產(chǎn)出;在角巖型礦石中多呈細(xì)脈浸染狀或與斑銅礦、輝銅礦、黝銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等呈團(tuán)斑狀、不規(guī)則狀、星散狀產(chǎn)出。黃銅礦粒徑大小不等,以中細(xì)粒為主,粒徑一般為0.01～0.12 mm。鏡下觀察,黃銅礦多為他形粒狀,可分為3個世代。第一世代黃銅礦與磁黃鐵礦、輝鉬礦等近于同時形成;第二世代黃銅礦呈固溶體分離結(jié)構(gòu)產(chǎn)于斑銅礦、黝銅礦中;第三世代黃銅礦主要以乳滴狀形式定向或無定向產(chǎn)于閃鋅礦中?？梢姷诙来S銅礦內(nèi)部發(fā)育細(xì)粒自形-他形輝砷鈷礦、硫鈷礦小包體;氧化物礦石中可見到黃銅礦裂隙及邊緣被銅藍(lán)交代。經(jīng)電子探針分析,黃銅礦化學(xué)成分中大多含Ag、Zn、Co,其次為As、Au、Se,且鏡下呈現(xiàn)較深黃色的黃銅礦中Co與As含量較高(表1)。

斑銅礦：為主要的礦石礦物,局部含量高于黃銅礦,主要見于夕卡巖中。斑銅礦常與黃銅礦、黝銅礦、輝銅礦、硫鉍銅礦共生,沿巖石裂隙面或硅化石英脈呈細(xì)脈狀,或直接以團(tuán)斑狀和稀疏浸染狀產(chǎn)于硅灰石夕卡巖中;也有較自形的斑銅礦包于石英中(圖4-E)。鏡下斑銅礦多為他形,與黃銅礦呈明顯共生關(guān)系,粒度細(xì),粒徑一般0.01～0.3 mm。斑銅礦可交代透輝石、陽起石等脈石礦物。斑銅礦可見2個世代,第一世代斑銅礦與第一世代黃銅礦近于同時產(chǎn)出,與黃銅礦呈明顯共生關(guān)系;第二世代斑銅礦呈細(xì)脈狀或稀疏浸染狀產(chǎn)于石英脈中。斑銅礦內(nèi)部常發(fā)育有自然金(圖4-F)、碲銀礦、輝砷鈷礦等的細(xì)小包體及出溶的硫鉍銅礦細(xì)葉片;礦物的微裂隙中,可見被方解石細(xì)脈充填現(xiàn)象。常見斑銅礦中乳滴狀、葉片狀、格狀黃銅礦、硫鉍銅礦等出溶物(圖4-G);個別斑銅礦被輝銅礦(圖4-H)、銅藍(lán)交代。斑銅礦顏色多變,錆紫色、錆藍(lán)色(圖4-I)、棕紅色、暗棕紅色均有。究其原因,主要是由于礦物中Fe含量不同,從而導(dǎo)致其反射色發(fā)生差異。經(jīng)電子探針分析,斑銅礦中普遍含 Ag,部分含 Au、Zn 、Te、Se 和 Co,不含Pb(表2);鏡下干凈斑銅礦中Ag含量較高。

表1 甲瑪銅多金屬礦床黃銅礦電子探針分析結(jié)果(w/%)Table 1 Electron probe analysis of the chalcopyrite in the Jiama Cu-polymetallic ore deposit

輝鉬礦：呈細(xì)脈浸染狀分布在夕卡巖、角巖型礦石中,在花崗斑巖脈中也可見。形態(tài)上,輝鉬礦多呈鱗片狀、葉片狀集合體和細(xì)粒狀,有時也見以針狀產(chǎn)出。鏡下見菊花狀單獨(dú)產(chǎn)出的輝鉬礦集合體(圖4-J),也可見黃銅礦細(xì)脈穿插輝鉬礦板狀晶體現(xiàn)象?？傮w上,輝鉬礦在巖石中分布較不均勻,在夕卡巖中與角巖中均有產(chǎn)出。其電子探針分析結(jié)果表明,輝鉬礦中主要微量元素為 Fe、Ni、Cu、Se、Zn、Co、Te和 Au,不含 Pb 和 Bi。

方鉛礦：礦床中分布較為普遍,礦體在近地表部位較富集,鉛山和銅山海拔高的位置常見。晶形較好,常呈致密塊狀;與閃鋅礦共生,或與黃銅礦、斑銅礦連生、或單獨(dú)產(chǎn)于脈石礦物內(nèi)。方鉛礦多呈粒狀集合體、細(xì)脈狀產(chǎn)出,常見邊緣被輝銅礦、銅藍(lán)交代形成反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)。電子探針分析結(jié)果顯示,方鉛礦中普遍含 Ag、Fe、Se和 Te,部分含Ni、Co和 Bi等元素(表3)。

閃鋅礦：主要與方鉛礦共生產(chǎn)出,多呈浸染狀、粒狀集合體與方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦等一起產(chǎn)出,或者在塊狀夕卡巖中產(chǎn)于礦物粒間和石榴子石微裂隙中。主要有2種閃鋅礦,分別為黑褐色閃鋅礦和紅棕色閃鋅礦,以紅棕色閃鋅礦為主,其中黑褐色閃鋅礦Fe含量較高,質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)10.09%(表4)。鏡下觀察,礦物粒度變化較大(0.01～4 mm),有時還包裹有細(xì)小(＜0.001 mm)的輝石等脈石礦物。由于固溶體分離作用,在閃鋅礦中常見有粒徑為0.001～0.01 mm的乳滴狀黃銅礦?？傮w看來,閃鋅礦在甲瑪多金屬礦床中含量較低。

表2 甲瑪銅多金屬礦床斑銅礦電子探針分析結(jié)果(w/%)Table 2 Electron probe analysis of the bornite in the Jiama Cu-polymetallic ore deposit

表3 甲瑪銅多金屬礦床方鉛礦電子探針分析結(jié)果(w/%)Table 3 Electron probe analysis of the galena in the Jiama Cu-polymetallic ore deposit

表4 甲瑪銅多金屬礦床閃鋅礦電子探針分析結(jié)果(w/%)Table 4 Electron probe analysis of the sphalerite in the Jiama Cu-polymetallic ore deposit

3.2 其他銅金屬礦物

黝銅礦：常呈團(tuán)塊狀、脈狀及稀疏浸染狀不均勻分布于夕卡巖中。礦物粒度介于0.01～0.2 mm之間,有的與黃銅礦、斑銅礦連生,或沿黃銅礦邊緣分布,或分布于閃鋅礦等礦物邊緣形成反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)。盡管其分布較為普遍,但是含量較少,僅占金屬總量1%～5%。據(jù)電子探針分析結(jié)果,還含 Zn、As、Sb和 Te(表 5)。

輝銅礦：多呈他形粒狀、脈狀分布于黃銅礦邊緣或與斑銅礦共生產(chǎn)出。鏡下見礦物粒度大小不等,內(nèi)部裂隙發(fā)育,有交代斑銅礦邊緣形成反應(yīng)邊結(jié)構(gòu),輝銅礦產(chǎn)出較少。經(jīng)電子探針分析,普遍含Ag、Fe、Zn,其次為Ni、Te 、Au 等(表 5)。

硫鉍銅礦：常見與斑銅礦連生于夕卡巖中,肉眼不易觀察,鏡下觀察見其以出溶物形式呈定向乳滴狀、葉片狀產(chǎn)于斑銅礦中,系固溶體分離結(jié)構(gòu)。經(jīng)電子探針分析,普遍含 Ag、Fe、Sb、Te等(表 5)。

3.3 礦石礦物組構(gòu)特征

甲瑪銅多金屬礦床礦石結(jié)構(gòu)以結(jié)晶結(jié)構(gòu)(圖5-A)、交代結(jié)構(gòu)(圖5-B)、固溶體分離結(jié)構(gòu)(圖 5-C)和表生結(jié)構(gòu)(圖5-D)為主,其中結(jié)晶結(jié)構(gòu)包括自形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)和他形粒狀結(jié)構(gòu);交代結(jié)構(gòu)最為普遍,主要有交代殘余結(jié)構(gòu)、交代熔蝕結(jié)構(gòu)、充填交代結(jié)構(gòu)、交代骸晶結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu);固溶體分解結(jié)構(gòu)在甲瑪銅多金屬礦床中比較常見,主要見乳滴狀結(jié)構(gòu)和葉片狀、格狀結(jié)構(gòu),表現(xiàn)為黃銅礦、斑銅礦、閃鋅礦、輝銅礦互為主客晶,形成乳滴狀、格狀、葉片狀結(jié)構(gòu);表生結(jié)構(gòu)包括變生結(jié)構(gòu)、隱晶結(jié)構(gòu)和膠結(jié)結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造按其成因分類,主要為氣-水熱液礦石構(gòu)造且以交代礦石構(gòu)造為主;其次可見部分巖漿礦石構(gòu)造和變質(zhì)礦石構(gòu)造。交代礦石構(gòu)造以浸染狀(圖5-E)和細(xì)脈-網(wǎng)脈狀構(gòu)造(圖5-F)為主,團(tuán)塊狀構(gòu)造(圖 5-G)和角礫狀構(gòu)造(圖5-H)次之;巖漿礦石構(gòu)造可見斑雜狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造;表生礦石構(gòu)造可見膠狀構(gòu)造等。

表5 甲瑪銅多金屬礦床其他金屬礦物電子探針分析結(jié)果(w/%)Table 5 Electron probe analysis of the other metallic minerals in the Jiama Cu-polymetallic ore deposit

圖5 甲瑪銅多金屬礦床礦石組構(gòu)特征Fig.5 Fabric characteristics of the ore minerals in the Jiama Cu-polymetallic ore deposit

4 討論

根據(jù)電子探針數(shù)據(jù)對斑銅礦、黃銅礦進(jìn)行Cu-Fe-S三元系投圖(圖6),斑銅礦落在結(jié)晶溫度之上,而黃銅礦落在結(jié)晶溫度以下,溫度在500℃以下,說明甲瑪銅多金屬礦床的斑銅礦、黃銅礦的成礦壓力條件可能低于60 kPa。斑銅礦與黃銅礦均為三組分有限固溶體礦物。在這些礦物中,伊達(dá)礦(鐵銅藍(lán))為二組分有限固溶體礦物,其余都是固定成分礦物。

圖6 甲瑪銅多金屬礦床中斑銅礦、黃銅礦Cu-Fe-S投影圖Fig.6 The Cu-Fe-S projection print of the bornite and chalcopyrite in the Jiama Cu-polymetallic ore deposit

根據(jù)礦石組構(gòu)、礦物共生組合和礦物成分等特征,可將甲瑪銅多金屬礦床成礦期劃分為巖漿期、夕卡巖期、熱液成礦期和表生期。其中熱液期是礦床最主要的成礦期次。根據(jù)上述甲瑪銅多金屬礦床詳盡的金屬硫化物標(biāo)本和礦相學(xué)特征研究,可將該成礦期劃分為如下階段：(1)鐵銅鉬硫化物階段,(2)銅硫化物-硫鹽礦物階段,(3)銅鉛鋅硫化物階段,(4)金成礦階段。在此基礎(chǔ)上,本文較為粗略地厘定了甲瑪銅多金屬礦床主要金屬礦物的生成順序(表6)。各成礦階段的典型礦物組合分別為：黃銅礦-輝鉬礦-磁黃鐵礦,黃銅礦-斑銅礦-黝銅礦,黃銅礦-方鉛礦-閃鋅礦,自然金,輝銅礦-藍(lán)輝銅礦-孔雀石-硅孔雀石-藍(lán)銅礦。

表6 甲瑪銅多金屬礦主要礦石礦物生成順序表Table 6 Genetic sequence of the main ore minerals in the Jiama Cu-polymetallic ore deposit

5 結(jié)論

a.西藏甲瑪銅多金屬礦床礦石類型主要為黃銅礦礦石、方鉛礦-閃鋅礦礦石和黃銅礦-輝鉬礦礦石、黃銅礦-斑銅礦-黝銅礦礦石、黃銅礦-黃鐵礦礦石、輝鉬礦礦石等。礦石結(jié)構(gòu)主要有結(jié)晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、固溶體分解結(jié)構(gòu)和表生結(jié)構(gòu);礦石構(gòu)造主要是浸染狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造,還有脈狀構(gòu)造和斑點(diǎn)狀構(gòu)造等。

b.礦床形成嚴(yán)格受岡底斯-念青唐古拉地體南緣構(gòu)造演化控制,礦石礦物發(fā)育一套中溫?zé)嵋旱V物組合,如黃銅礦、斑銅礦、輝鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦等。圍巖蝕變有夕卡巖化、角巖化、絹云母化、硅化和碳酸鹽化等,屬于中溫蝕變組合。

c.礦體主要賦存于上侏羅統(tǒng)多底溝組灰?guī)r和下白堊統(tǒng)林布宗組砂板巖接觸部位的夕卡巖中,主要為原生硫化物礦體,其次為次生硫化物礦體,少量氧化礦。礦石中Cu、Mo是主要有用元素,主要的伴生有用元素是Pb、Zn、Au、Ag。

綜上所述,作者認(rèn)為甲瑪銅多金屬礦床成因類型為巖漿熱液型,工業(yè)類型為角巖型-夕卡巖型銅多金屬礦床。與礦化密切相關(guān)的蝕變作用為夕卡巖化、硅化、角巖化等。礦床以 Cu 、Mo、Pb、Zn礦化為主,典型礦石構(gòu)造為細(xì)脈-浸染狀構(gòu)造,主要伴生元素為 Au、Ag、Pb、Zn、W,有害元素砷、鉍、銻、汞含量較低。

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